硅光電二極管是最簡單、最具有代表性的光生伏特器件，其中，PN結硅光電二極管為最基本的光生伏特器件，因其高響應速度和低暗電流，結電容等特性，廣泛應用于光電檢測，傳感，安檢等各個領域。

一、結構

光電二極管可分為兩種結構形式：以P型硅為襯底的2DU型，以N型硅為襯底的2CU型。

圖（a）為2DU型光電二極管的原理結構圖。

圖（b）為光電二極管的工作原理圖

圖（c）所示為光電二極管的電路符號

2CU型硅光電二極管是用N型硅單晶制作的，根據外形尺寸的大小它又可分2CU1，2CU-2，2CU3等型號，其中2CU1與2CU2體積較大，2CU3稍小些（見圖1（a））。這種類型的光電二極管多用帶透鏡窗口的金屬管殼封裝，下端有正、負兩個電極引線，它們分別與管心中的光敏面（P型層）和N型襯底相連。光線從窗口射入后經透鏡聚焦在管心上，由于這種聚光作用增強了光照強度，從而可以產生較大的光電流。

2DU型硅光電二極管是用P型硅單晶制作的，從外形上分有2DUA，2DUB等類型，其中2DUA型管子體積較小些（見圖1（b））。2DU型硅光電二極管目前多采用陶瓷樹脂封裝，入射光的窗口不帶透鏡。這類管子引線共有三條，分別稱作前極、后極、環極（見圖1（b））。前極即光敏區（N型區）的引線;后極為襯底（P型區）的引線;環極是為了減小光電管的暗電流和提高管子的穩定性而設計的另一電極。光電管的暗電流是指光電二極管在無光照、最高工作電壓下的反向漏電流。我們要求暗電流越小越好，這樣的管子性能穩定，同時對檢測弱光的能力也越強。

二、 基本特性

由光電二極管的電流方程可以得到光電二極管在不同偏置電壓下的輸出特性曲線。

光電二極管的工作區域應在圖的第3象限與第4象限。在光電技術中常采用重新定義電流與電壓正方向的方法把特性曲線旋轉成所示。重新定義的電流與電壓的正方向均以PN結內建電場的方向相同的方向為正向。

（1）光譜響應特性

通常將其峰值響應波長的電流靈敏度作為光電二極管的電流靈敏度。硅光電二極管的電流響應率通常在0.4~05mA/mW。Si光電二極管光譜響應范圍：0.4~1.1mm峰值響應波長約為0.9 mm

（2）伏安特性

由圖可見，在低反壓下電流隨光電壓變化非常敏感。這是由于反向偏壓增加使耗盡層加寬、結電場增強，它對于結區光的吸收率及光生裁流子的收集效率影響很大。當反向偏壓進一步增加時，光生載流子的收集已達極限，光電流就趨于飽和。這時，光電流與外加反向偏壓幾乎無關，而僅取決于入射光功率。

光電二極管在較小負載電阻下，入射光功率與光電流之間呈現較好的線性關系。圖示出了在一定的負偏壓下，光電二極管光電流輸出特性。

（3）頻率響應特性

光電二極管的頻率特性響應主要由三個因素決定：

（a）光生載流子在耗盡層附近的擴散時間；

（b）光生載流子在耗盡層內的漂移時間；

（c）與負載電阻RL并聯的結電容Ci所決定的電路時間常數。

頻率特性優于光電導探測器，適宜于快速變化的光信號探測。